[发明专利]用于机器人的驱动单元和用于制造该驱动单元的方法

说明书

本发明涉及一种用于布置在机器人系统的操纵器的两个臂构件(A1，A2)之间的接头的驱动单元，所述驱动单元旨在用于将一个臂构件(A2)相对于另一个臂构件(A1)旋转地驱动，所述驱动单元具有：第一驱动模块(M1)，该第一驱动模块(M1)用于借助至少一个连接元件(3)以力和扭矩传输方式连接至第一臂构件(A1)；和第二驱动模块(M2)，该第二驱动模块(M2)用于借助至少一个连接元件(7)以力和扭转传输方式连接第二臂构件(A2)，其中所述连接元件(3；7)被构造成相对于所述驱动单元的旋转轴线在径向方向上与所述臂构件(A1；A2)相配合。

技术领域

本发明涉及一种用于机器人系统的操纵器的两个轴或臂构件之间的接头的驱动装置或驱动单元以及用于制造这种驱动单元的方法。

背景技术

分别在机器人系统的操纵器和机械臂中使用的驱动单元旨在将一个轴或臂构件相对于机械臂的随后臂构件可移动地优选可旋转地布置，该机械臂通常由多个轴构成。由此实现的两个相邻臂构件之间的可动性根据所述操纵器的臂构件的数量而产生机器人系统的对应自由度。

在这方面，采用用于工业机器人的驱动单元，该驱动单元允许臂构件围绕横向于纵向延伸的轴线旋转。另外的驱动单元被构造成允许围绕臂构件的纵向轴线旋转。为此，通常使用对应尺寸的电动马达，这些电动马达在合适的情况下与对应的减速尺寸相配合。

对于轻型机器人，驱动单元安装在臂构件的本身封闭的壳体内，这是因为这种类型的机器人的操纵器的壳体原则上都被构造成外骨骼。例如，从国际专利申请WO2007/099511A2已知一种驱动单元，其中电动马达以及与该电动马达相配合的齿轮布置在公共壳体中，其中输出凸缘在在其正面侧可旋转地支撑在壳体中。驱动单元的壳体插入在臂构件的径向封闭壳体内，而输出凸缘和与其相邻的臂构件连接，从而所述臂构件相对于包括所述驱动单元的臂构件被可旋转地支撑。尽管驱动单元的壳体通常至少部分地围绕其圆周与臂构件的壳体连接，但是输出凸缘以仅仅轴向定向的方式与随后臂构件的元件相连。扭矩因而通过作用在轴向方向上的连接元件而传递到下一个臂构件。

然而，在轻型类型的机器人系统的外骨骼类型壳体的情况下所存在的问题在于，由于在周向上自身圆周封闭的壳体结构，所有部件以及驱动单元必须轴向地插入到臂构件的壳体内，并且由于非常受限的接近性而必须以麻烦的方式组装于此，其中这既可以从臂构件侧(该臂构件侧接着下一个臂构件的正面侧)，也可以从与所述正面侧相反的一侧进行，然而，为此必须在壳体中设置安装开口，这些开口必须用盖封闭，设置这种安装开口基本与壳体的刚性和扭转刚度的削弱的缺陷相关联。

另外，必须已经预先既关于驱动单元的壳体内的单个驱动部件的构造和功能又关于驱动单元和臂构件(驱动单元和臂构件将相对于彼此可旋转地支撑)的连接而言相对于受限且几乎不可接近的组装空间调整这种驱动单元的结构，结果带来了极大的结构限制。

然而，具有这种操纵器的径向封闭壳体结构不可避免地还导致如下事实：除了组装之外，还证明了任何维护和修理都非常麻烦，特别是分别在组装和拆卸方面以及引导在这种驱动单元中采用的用于马达的电源线和用于不同传感器的信号线方面，关于驱动单元在壳体本身内的固定以及它们的拆卸都非常麻烦。

为了使得用于这种壳体结构的驱动单元的安装和拆卸尽可能简单，通常将这些驱动单元预安装成不可分离的完整单元。

然而，这又与如下缺点相关，即：在马达、齿轮和传感器系统以及在这种驱动单元中采用的其它机电部件发生故障的情况下，必须拆卸并移除整个驱动单元，与之前的安装相比，特别地在相同的空间约束下以及与此相关的努力下进行这种拆卸和移除。

不管如何，如果将驱动单元配置并构造成集成式均匀结构如从以上说明的现有技术那样，则仅通过增加的努力进行修理；马达的齿轮的部件或传感器系统的部件只有在驱动单元整个拆下才能进行更换。

自然，这种驱动单元的组装和维护劳动被证明是费时的，并由此成本较高。快速修理是不可能的，这种快速修理只能中断由机器人进行的操作，诸如生产过程。